功能和应用光谱电化学法

电化学是一个非常有价值的工具,研究范围广泛的氧化还原反应的动力学。在这些类型的反应,电子原子之间交换自发形成的基础物理原理化学电池。

正如特定的氧化还原反应可以导致电子流,如电流、相同的过程也可以反过来函数。因此,运行电流通过一个物质,化学反应可能生成通常不会发生。

最常见的例子,电解,显示通过使用一个电解池将水变成双原子氢和氧。在这个例子中一个电压源连接到一个阳极和阴极定位在水浴,电流流过的水,电子从氧转移到氢导致分子的分离。

典型Spectroelectrochemisty设置

结合电解与UV / Vis吸收光谱学使实时动态测量电流和电压的函数的反应。它与吸收光谱结合滴定或等离子体过程监控,但是没有要求引入额外的危险化学品或危险的等离子体的创建。

在一个平常光谱电化学法测量专门的试管,类似于一个显示在图1中,装有光学透明电极。这些类型的细胞,以及所需的稳压器控制器,提供大量的公司如松的研究和瑞士万通。

这些电极由一个金或铂网对于大多数spectroelectrochemical细胞,但一些更发达的细胞也可用碳和氧化铟锡电极。这些细胞与可调电压源,可编程扫描通过阳极和阴极的电压,测量产生的电流同时电化电池。利用这个过程,在电化学伏安法,结合一个光源和一个光谱仪,光谱电化学法研究的基础。

图1所示。Spectroelectrochemical细胞与电极集成。

图2演示了一个常用的仪器的原理框图。可以观察到在这个图中,电压驱动程序不仅仅是连接到spectroelectrochemical细胞,但它也至关重要的电压驱动程序能够直接触发电压改变的光谱仪在每一个实例。不可能确保获得吸收光谱与适当的驱动电压没有这个能力。

图3还说明了一个典型的触发图用于测量线性扫描伏安法。重要的是要记住,扫描速度将受到触发功能和光谱仪的数据传输速率。Low-jitter,高速触发也至关重要,消除每个步骤和光谱仪采集电压之间的延迟。理想人选对于这个应用程序,旅行车AvaSpec-ULS2048CL-EVO带有一个890纳秒外部触发延迟抖动和最小的只有14个纳秒。

图2。原理框图的光谱电化学法实验显示avaspec - 2048光纤耦合分光计和Ava-Light-Hal-S光纤耦合的光源。

图3。例子线性电压扫描步利用伏安法(左)和光谱仪采集的触发时间为每个步骤(右)。

等软件的“AvaSoft光谱仪采集软件,一旦适当的同步谱仪和电压驱动程序,可以用来产生一个瀑布图监控解决方案的吸收光谱的变化,每一步的外加电压。图4提供了一个示例的一个这样的瀑布图,每个点的电流电压(IV)曲线与瀑布图中的每个光谱直接相关。光谱仪被配置为平均两个2集成女士这个收购,并触发开始扫描每次是边沿触发,然后自动保存。

图4。截图的动力学光谱电化学法实验使用的执行的Avasoft、光谱仪采集软件。

应用实例

默认电化学和光谱电化学法,已在近代由于其意义价值的电池技术。事实上,整个电化学领域出生时电池是由Alessandro Volta在1793年发现的。

Volta做到了这一点,当他意识到当他定位银和锌的两侧布浸泡在盐水中,生成一个电压。现在知道,这是由于自发的氧化还原反应。这个反应产生的锌离子的还原电位-0.76 v和银离子的还原电位+ 0.80 v,导致电子自发流动从锌银,因此产生电流。

令人惊讶的是,事情几乎没有改变关于电池技术自沃尔特的原始创新,这导致了当前电池技术的发展取决于改善和更有效的变化的效果。在近代,团队从麦考莱斯特学院和圣凯瑟琳大学化学部门,在明尼苏达州圣保罗,共同努力,能够证明光谱电化学法用于电池的研究。

两队在ACSω发表了一篇论文解释了他们是如何能+ 0.57 v转向苯四二酰亚胺的还原电位,通过改变其化学结构。自芳香二酰亚胺,如这些,已知有吸引力能量存储属性的光伏产业,增强他们的还原电势能增加电池的电压从这种分子组装。

对于这个实验,研究团队采用松WaveNow稳压器(当前监控可调电压源)铂盘电极,松树研究Spectroelectrochemical细胞包,和一个AvaSpec-ULS2048-USB2-50。例子光谱单和双减少反应,用这个设置测量显示在图5和图6显示了吸收光谱和还原电位的变化。

图5。吸收光谱电化学生成单独和双重减少1⁺和2^{2 +}记录在二甲基甲酰胺,测量使用AvaSpec-ULS2048-USB2-50旅行车。^[1]

图6。循环voltammograms P, 1⁺,2^{2 +}州二甲基甲酰胺记录使用WaveNow稳压器由松的研究。^[1]

结论

上面的例子中只有一个的大量应用程序的光谱电化学法用于新的电池技术的设计。而前面所讨论的情况下都是使用模块化的光纤耦合结构,应该注意的是,微型光谱仪技术使它们成为一个模范的本质融入OEM系统的选择。旅行车的Avaspec工具非常适合高速触发或连续测量等必要的在这个应用程序中。

每个光谱仪前面讨论的也可以作为OEM模块可以集成到交钥匙设备实验室光谱电化学法,以及作为当前的实验室设备。app亚博体育这些类型的单位可以通过以太网通信,USB,原生数字和模拟的输入/输出功能的AS7010电子板与其他设备提供一个优越的接口。

此外,旅行车AvaSpec DLL软件开发方案,在Delphi示例程序,Visual Basic, c#、c++,虚拟仪器,MatLab,和其他编程环境,允许用户开发自己的应用程序代码。

引用和进一步阅读

1. a . j . Greenlee等。”Pyridinium-Functionalized苯四二酰亚胺与稳定自由基阴离子状态“ACS 2018ω3 (1),240 - 245。

这些信息已经采购,审核并改编自的BV提供的材料。亚博网站下载

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